MICE超導(dǎo)磁體冷卻降溫和失超過程的模擬研究.pdf

1、μ介子離子化冷卻實(shí)驗(yàn)裝置是世界上首次用實(shí)驗(yàn)證明離子化冷卻μ介子的實(shí)驗(yàn)裝置,MICE超導(dǎo)耦合磁體是μ介子離子化冷卻實(shí)驗(yàn)裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一。MICE超導(dǎo)磁體在組裝前要進(jìn)行離線測試,目前,MICE超導(dǎo)測試磁體已加工制造完成,它的直徑與MICE超導(dǎo)磁體相同,但線圈的厚度是MICE原型線圈的1/4,我們要做的工作是進(jìn)行MICE超導(dǎo)測試磁體的冷卻降溫、電流加載以及失超測試,從而證明MICE超導(dǎo)磁體的制作工藝正確,同時(shí)驗(yàn)證超導(dǎo)磁體低溫測試系統(tǒng)的可靠性

2、,為今后進(jìn)一步對MICE原型線圈的加工制造及低溫測試提供可靠的保障。本文所做的工作主要包括:
　　首先采用理論分析的方法對超導(dǎo)磁體的電流引線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),然后采用ANSYS CFX軟件對優(yōu)化后的電流引線分別在有氣冷和無氣冷兩種條件下進(jìn)行了數(shù)值模擬。給出了磁體真空多層絕熱的熱負(fù)荷及磁體支撐結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷計(jì)算方法。確定了MICE超導(dǎo)磁體的熱負(fù)荷。
　　分別在開式循環(huán)和閉式循環(huán)中對兩種不同的磁體降溫方式進(jìn)行了數(shù)值模擬,對磁體內(nèi)部的溫

3、度分布進(jìn)行了對比分析,給出了磁體冷卻過程的降溫曲線。之后對C型冷卻方式進(jìn)行了詳細(xì)的模擬和分析,優(yōu)化了該種冷卻方式的降溫過程,得到了優(yōu)化后氦流量與磁體溫度的關(guān)系,為磁體的降溫測試提供了依據(jù)。
　　對磁體失超后系統(tǒng)的壓力隨時(shí)間的變化進(jìn)行了模擬,通過模擬分析,得到了增加壓縮機(jī)吸氣端的緩沖容積或者減少磁體中氦的積液量都可以有效降低失超后系統(tǒng)的壓力,從而實(shí)現(xiàn)氦氣的回收。
　　進(jìn)行了MICE超導(dǎo)測試磁體的降溫實(shí)驗(yàn),并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果